某框架结构柱下条形基础设计讲解

柱下条形基础和墙下条形基础的设计原理今天来聊聊柱下条形基础和墙下条形基础的设计原理。

你看啊，就像咱们盖房子，如果把房子想象成一个超级复杂的大玩具，柱子和墙就是支撑这个大玩具的骨架。

那柱下条形基础和墙下条形基础呢，就好比是柱子和墙这几根“脚骨头”的超级大鞋垫，用来让房子站得更稳的。

先说说柱下条形基础吧。

比如说咱们在一个比较软的地面上立了一根柱子，就像是在泥巴地里立一根筷子。

要是这根筷子想稳稳当当的，只靠底下那一点点的接触面积可不行。

这时候柱下条形基础就派上用场了。

它把柱子传来的重量分散到一个比较大的条带上，就像把筷子底下的压力分散到一块大板子上，而不是只让小小的一点受力。

原理上呢，它要考虑柱子传来的荷载大小，包括房子上面的重量、人的活动、家具等等压在柱子上的力，然后根据地基土的承载能力来设计这个基础的尺寸、配筋等等。

个人理解哈，就类似于根据你要在上面站多少人、人的重量是多少来决定做多大、多结实的板子当鞋垫一样。

再说说墙下条形基础。

咱们把墙想象成一道长长的栅栏。

这栅栏要是直接立在地上，要是土质软，也很容易歪倒。

墙下条形基础就是沿着这道栅栏下面铺的一个长长的基础。

它的原理和柱下条形基础其实有相似的地方，要把墙传来的压力均匀的分散到下面的地基里。

打个比方吧，这就像是在沙滩上要让一道沙墙站得稳，你得把它下面的沙子弄平、压实，变成一个宽宽的地基，墙下条形基础就相当于这个宽厚的地基。

有意思的是，在设计的时候啊，这两种基础都不能随便弄，得按照规范来。

比如说地基土到底能承受多大的压力，这个得经过地质勘探才能知道准确的数据。

像有些地方土质特别松，像棉花糖一样，那基础就得设计得更宽大、更坚固些。

如果不这样，房子就可能会出现下沉、倾斜等问题，那就麻烦大了，就好像你搭乐高积木，一块没搭好，整个建筑可能就倒了。

我记得我一开始学习的时候，也是一头雾水，特别是对于那些公式里的参数意义，感觉像是看天书一样。

比如说在计算基础尺寸的时候，有很多系数，那时候就想这都啥意思呀，怎么就这么复杂呢？后来慢慢理解到，这些系数其实都是考虑了各种不同的实际情况，像安全系数是为了保障房子在各种意外情况下也能稳稳当当的。

一、基本资料图1为某框架结构柱网布置图。

已知B 轴线上边柱荷载设计值1F ，中柱荷载设计值2F ，初选基础埋深为d ，地基土承载力特征值a f ，设计参数的值见表1，试设计B 轴线上条形基础JL —2。

图1.1 柱网平面布置图 表1.1 设计参数二、设计要求1. 进行基础平面布置；2. 确定基础底宽、长度、肋梁高度、翼板厚度；3. 取结构计算简图；4. 结构计算，按倒梁法计算基础内力。

5、根据内力进行配筋。

三、设计计算书1. 基础平面布置图根据题目条件及表中数据，绘制基础平面布置图，如图3.1.1所示图3.1.12. 基础底面尺寸（1）确定荷载合力重心位置设合力作用点与边柱A 的距离为c x ，根据合力距定理，以A 为参照点，有：14007.2140014.4140021.6140028.8120036181400412002ik ic ikF x x m F⨯+⨯+⨯+⨯+⨯===⨯+⨯∑∑（2）确定基础梁的长度和外伸尺寸基础梁两端外伸长度为12a a 、，取边跨的0.25倍。

取10.257.2 1.8a m =⨯=12()2(18 1.8)39.6c L x a m =+=⨯+= 239.6 1.87.25 1.8a m =--⨯=（3）按地基持力层的承载力确定基础梁的宽度b14004120021.83 1.8(20)39.6(150202)kFb m m L f d ⨯+⨯===≈-⨯-⨯∑（4）确定肋梁高度及翼板高度采用C30混凝土，21.43/t f N mm = 基底沿宽度b 方向的净反力28000112.2/1.839.6kn Fp kN m bL===⨯∑悬臂根部剪力设计值0.4 1.8()112.2(0.2)78.54/222n b V p kN m =-=⨯-=翼缘板有效高度0378.541078.560.70.71 1.43101h t V h mm f l β⨯≥==⨯⨯⨯⨯ 取0220h mm =（等厚翼板）。

课程设计课程名称：基础工程设计题目：柱下钢筋混凝土条形基础设计院系：土木工程专业：年级：姓名：指导教师：一、基本资料图1为某框架结构柱网布置图。

已知B轴线上边柱荷载设计值F1，中柱荷载设计值F2，初选基础埋深为d，地基土承载力特征值f a，设计参数的值见表1，试设计B轴线上条形基础JL—2。

图1 柱网平面布置图表1 设计参数项目学号尾数（0，5）学号尾数（1，6）学号尾数（2，7）学号尾数（3，8）学号尾数（4）学号尾数（9）柱荷载F (kN) F11080kN 1000kN 1200kN 1200kN 1200kN 1000kNF21310kN 1200kN 1400kN 1400kN 1400kN 1200kN柱间距L(m) L16m 5.4m 7.2m 7.2m 5.4m 5.2mL29m 7.2m 9m 9m 7.2m 6m基础埋深d 1.5m 1.5m2m2m 1.5m 1.5m承载力特征值fa 120kPa 120kPa 150kPa 120 kPa150kPa120kPa二、设计要求1. 进行基础平面布置；2. 确定基础底宽、长度、肋梁高度、翼板厚度；3. 取结构计算简图；4. 结构计算，按倒梁法计算基础内力。

5、根据内力进行配筋。

（不要求，建工卓班的可用PKPM计算后输出配筋图）三、柱下条形基础计算书 1、基础平面布置根据学号整理相应设计参数数据如下表1：表1 题目各类设计数据参数表学号尾数 F 1F 2 L 1 L 2 基础埋深d 承载力特征值f a （2，7）1200kN1400kN7.2m9m2m150kPa由题目可知，根据以上设计参数，画出基础平面布置图如图1所示：图3.2.1 基础平面布置图 2、确定基础底宽、长度、肋梁高度、翼板厚度 1) 求荷载合力重心位置设合力作用点与边柱A 的距离为c x ，据合力矩定理，以A 点为参考点，则有：14007.214007.2214007.2314007.2412007.25181200214004ik ic ikF x x mF⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯===⨯+⨯∑∑2)确定基础梁的长度和外伸尺寸基础梁两端外伸长度为1a 、2a ，取边跨的0.25倍。

柱下条形基础设计一、总则1.本设计依据《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）和《混凝土结构设计规范》(GB5010-2002)。

2.上部结构资料上部为四层框架，层高为 4.5m，框架柱、主梁、次梁、板都为现浇整体式，主梁截面2⨯，楼板厚10cm，柱子截面2⨯，楼4050cm2560cm⨯，次梁截面23080cm屋面活荷载2kN m。

8/①轴线荷载（基本组合）3、结构平面图和剖面图柱网平面图结构剖面图4.地基资料地基持力层承载力特征值155ak f kPa =，地基下卧层承载力特征值70ak f kPa =。

根据地质情况，基础室外埋深定为 1.5d m =。

建筑物位于非地震区，不考虑地震影响。

本地基基础设计的等级属可不作地基变形计算的丙级的建筑物范围。

二、决定柱下条形基础底面尺寸，并验算持力层和软弱下卧层承载力 （一）确定基础梁的外挑长度0l 与基础梁总长。

原则：基础底面的形心应尽可能与上部荷载的合力作用线重合。

()() 3.5(13891463)9.2(18111814) 3.59 5.4 6.710.9681.11A DBC A B C Dp x p p p p M M M M ⨯=-+-⨯+++-=-⨯+-⨯+++-=-681.11681.110.11(1389181118141463)x m F --∴===-+++∑ 假设左边伸出0.5m,则为保证合力在基底形心，右边伸出0.72m ，为了简便计算，暂取左边及右边均伸出0.5m 。

（二）确定基底尺寸，并验算持力层和软弱下卧层得承载力。

（按荷载标准组合计算）1.按持力层的承载力决定宽度b 。

（先填土再施工上部结构）()ka Fb L f d γ>-⨯∑因为 1.50.5d m m =>，ak f 应当进行深度修正，根据持力层粘土性质查规范承载力修正系数表得：0.3b η= 1.6d η=00.717.00.818.8(0.5)155 1.6(1.50.5)183.74()1.5a ak d f f d kPa ηγ⨯+⨯=+-=+⨯-=(1389181118141463)/1.351.67()19.4(183.7420 1.8)b m +++≥=⨯-⨯取 2.0b m =（考虑地基基础共同工作时边跨处基底反力有所增大）。

柱下条形基础简化计算及其设计步骤一.适用范围:柱下条形基础通常在下列情况下采用:1.多层与高层房屋无地下室或有地下室但无防水要求,当上部结构传下的荷载较大,地基的承载力较低,采用各种形式的单独基础不能满足设计要求时.2.当采用单独基础所需底面积由于邻近建筑物或构筑物基础的限制而无法扩展时.3.地基土质变化较大或局部有不均匀的软弱地基,需作地基处理时.4.各柱荷载差异过大,采用单独基础会引起基础之间较大的相对沉降差异时.5.需要增加基础的刚度以减少地基变形,防止过大的不均匀沉降量时.其简化计算有静力平衡法和倒梁法两种,它们是一种不考虑地基与上部结构变形协调条件的实用简化法,也即当柱荷载比较均匀,柱距相差不大,基础与地基相对刚度较大,以致可忽略柱下不均匀沉降时,假定基底反力按线性分布,仅进行满足静力平衡条件下梁的计算.二.计算图式1.上部结构荷载和基础剖面图2.静力平衡法计算图式3.倒梁法计算图式三.设计前的准备工作在采用上述两种方法计算基础梁之前,需要做好如下工作:1.确定合理的基础长度为使计算方便,并使各柱下弯矩和跨中弯矩趋于平衡,以利于节约配筋,一般将偏心地基净反力(即梯形分布净反力)化成均布,需要求得一个合理的基础长度.当然也可直接根据梯形分布的净反力和任意定的基础长度计算基础.基础的纵向地基净反力为:式中Pjmax,Pjmin—基础纵向边缘处最大和最小净反力设计值.∑Fi—作用于基础上各竖向荷载合力设计值(不包括基础自重和其上覆土重,但包括其它局部均布qi).∑M—作用于基础上各竖向荷载(Fi ,qi),纵向弯矩(Mi)对基础底板纵向中点产生的总弯矩设计值.L—基础长度,如上述.B—基础底板宽度.先假定,后按第2条文验算.当Pjmax与Pjmin相差不大于10％,可近似地取其平均值作为均布地基反力,直接定出基础悬臂长度a1=a2(按构造要求为第一跨距的1/4~1/3),很方便就确定了合理的基础长度L；如果Pjmax与Pjmin相差较大时，常通过调整一端悬臂长度a1或a2，使合力∑Fi的重心恰为基础的形心(工程中允许两者误差不大于基础长度的3%),从而使∑M为零,反力从梯形分布变为均布,求a1和a2的过程如下: 先求合力的作用点距左起第一柱的距离:式中,∑Mi—作用于基础上各纵向弯矩设计值之和.xi—各竖向荷载Fi距F1的距离.当x≥a/2时,基础长度L=2(X+a1), a2=L-a-a1.当x<a/2时,基础长度L=2(a-X+a2), a1=L-a-a2.按上述确定a1和a2后,使偏心地基净反力变为均布地基净反力,其值为:式中, pj—均布地基净反力设计值.由此也可得到一个合理的基础长度L.2.确定基础底板宽度b.由确定的基础长度L和假定的底板宽度b,根据地基承载力设计值f,一般可按两个方向分别进行如下验算,从而确定基础底板宽度b.基础底板纵向边缘地基反力:应满足基础底板横向边缘地基反力:应满足式中, pmax, pmin—基础底板纵向边缘处最大和最小地基反力设计值p'max, p'min—基础底板横向边缘处最大和最小地基反力设计值G—基础自重设计值和其上覆土重标准值之和,可近似取G=20bLD,D为基础埋深,但在地下水位以下部分应扣去浮力.∑M'—作用于基础上各竖向荷载、横向弯矩对基础底板横向中点产生的总弯矩设计值.其余符号同前述当∑M'=0时,则只须验算基础底板纵向边缘地基反力当∑M=0时,则只须验算基础底板横向边缘地基反力.当∑M=0且∑M'=0时(即地基反力为均布时),则按下式验算,很快就可确定基础底板宽度b:式中, p—均布地基反力设计值.3.求基础梁处翼板高度并计算其配筋先计算基础底板横向边缘最大地基净反力pmax和最小地基净反力pmin,求出基础梁边处翼板的地基净反力pj1,如图,再计算基础梁边处翼板的截面弯矩和剪力,确定其厚度h1和抗弯钢筋面积.图中, p—翼板悬挑长度, b1 =(b- b0)/2h1—基础梁边翼板高度b0,h—基础梁宽和梁高基础底板横向边缘处地基净反力式中, S—从基础纵向边缘最大地基反力处开始到任一截面的距离. 其余符号同前述基础梁边处翼板地基净反力基础梁边处翼板每米宽弯矩基础梁边处翼板每米宽剪力若∑M'=0时,则上述M,V表达式为若∑M=0时,则上述M,V表达式为但p'j1和p'j2公式中的p'jmax和p'jmin可简化为若∑M=0和∑M'=0时,则上述M,V表达式为基础梁边处翼板有效高度基础梁边处翼板截面配筋式中, fc—混凝土轴心抗压强度设计值.fy—钢筋抗拉强度设计值.其余符号同前述4.抗扭当上述∑M'≠0时,对于带有翼板的基础梁,一般可以不考虑抗扭计算,仅从构造上将梁的箍筋做成闭合式;反之,则应进行抗扭承载力计算.四.静力平衡法和倒梁法的应用在采用净力平衡法和倒梁法分析基础梁内力时,应注意以下六个问题:第一,由于基础自重和其上覆土重将与它产生的地基反力直接抵消,不会引起基础梁内力,故基础梁的内力分析用的是地基净反力.第二,对a1和a2悬臂段的截面弯矩可按以下两种方法处理: 1.考虑悬臂段的弯矩对各连续跨的影响,然后两者叠加得最后弯矩; 2.倒梁法中可将悬臂段在地基净反力作用下的弯矩,全由悬臂段承受,不传给其它跨.第三,两种简化方法与实际均有出入,有时出入很大,并且这两种方法同时计算的结果也不相同.建议对于介于中等刚度之间且对基础不均匀沉降的反应很灵敏的结构,应根据具体情况采用一种方法计算同时,采用另一种方法复核比较,并在配筋时作适当调整.第四,由于建筑物实际多半发生盆形沉降,导至柱荷载和地基反力重新分布.研究表明:端柱和端部地基反力均会加大.为此,宜在边跨增加受力纵筋面积,并上下均匀配置.第五,为增大底面积及调整其形心位置使基底反力分布合理,基础的端部应向外伸出,即应有悬臂段.第六,一般计算基础梁时可不考虑翼板作用.(一)静力平衡法静力平衡法是假定地基反力按直线分布不考虑上部结构刚度的影响根据基础上所有的作用力按静定梁计算基础梁内力的简化计算方法1.静力平衡法具体步骤:先确定基础梁纵向每米长度上地基净反力设计值,其最大值为pjmax*b,最小值为pjmin*b,若地基净反力为均布则为pj*b,如图中虚线所示:对基础梁从左至右取分离体,列出分离体上竖向力平衡方程和弯矩平衡方程,求解梁纵向任意截面处的弯矩MS和剪力VS,一般设计只求出梁各跨最大弯矩和各支座弯矩及剪力即可.2.静力平衡法适用条件:地基压缩性和基础荷载分布都比较均匀,基础高度大于柱距的1/6或平均柱距满足l,£1.75/l,且上部结构为柔性结构时的柱下条形基础和联合基础,用此法计算比较接近实际.上式中lm—基础梁上的平均柱距其中ks—基床系数,可按ks= p0/S0计算(p0为基础底面平均附加压力标准值,S0为以p0计算的基础平均沉降量),也可参照各地区性规范按土类名称及其状态已给出的经验值.b0,IL—基础梁的宽度和截面惯性矩.Ec—混凝土的弹性模量.3.对静力平衡法的一些看法(仅供参考评议):由于静力平衡法不考虑基础与上部结构的相互作用,因而在荷载和直线分布的基底反力作用下可能产生整体弯曲.与其它方法比较,这样计算所得的基础梁不利截面的弯矩绝对值一般还是偏大.上述适用条件中要求上部结构为柔性结构.如何判断上部结构为柔性结构,从绝大多数建筑的实际刚度来看均介于绝对刚性和完全柔性之间,目前还难以定量计算.在实践中往往只能定性地判断其比较接近哪一种极端情况,例如,剪力墙体系的高层建筑是接近绝对刚性的,而以屋架--柱--基础为承重体系的排架结构和木结构以及一般静定结构,是接近完全柔性的.具体应用上,对于中等刚度偏下的建筑物也可视为柔性结构,如中、低层轻钢结构;柱距偏大而柱断面不大且楼板开洞又较多的中、低层框架结构以及体型简单,长高比偏大(一般大于5以上)的结构等等.(二)倒梁法倒梁法是假定上部结构完全刚性,各柱间无沉降差异,将柱下条形基础视为以柱脚作为固定支座的倒置连续梁,以线性分布的基础净反力作为荷载,按多跨连续梁计算法求解内力的计算方法.1.倒梁法具体步骤:先用弯矩分配法或弯矩系数法计算出梁各跨的初始弯矩和剪力.弯矩系数法比弯矩分配法简便,但它只适用于梁各跨度相等且其上作用均布荷载的情况,它的计算内力表达式为:M=弯矩系数* pj * b * lª ; V=剪力系数* pj * b * l如前述，pj*b即是基础梁纵向每米长度上地基净反力设计值。

柱下钢筋混凝土条形基础设计设计理论：柱下钢筋混凝土条形基础的设计理论主要基于力学原理和土力学理论。

在设计过程中，需要根据实际情况确定基础底面面积和深度，确保基础能够承受柱子和其它上部荷载的压力而不发生沉降或破坏。

此外，还需要考虑土壤的承载能力和地震作用等因素，确保基础的安全可靠。

设计计算：柱下钢筋混凝土条形基础的设计计算包括基础底面面积的确定、基础深度的确定、钢筋配筋设计和基础承载能力的计算。

在确定基础底面面积时，需要考虑柱子和荷载的大小、荷载的分布情况以及土壤的承载力。

基础深度的确定则需要根据土壤的稳定性和基础的受力情况来确定。

钢筋配筋设计主要根据基础的受力情况和荷载大小来确定。

基础承载能力的计算则是通过土壤力学和基础受力原理来进行。

施工注意事项：柱下钢筋混凝土条形基础的施工需要注意以下几个方面。

首先，需要保证基础的几何尺寸、位置和平整度符合设计要求。

其次，施工前需要对施工现场进行清理，并做好基坑的支护和排水工作。

然后，需要严格按照施工工艺和程序进行施工，包括混凝土的配比、浇筑和养护等。

同时，对于钢筋的安装也需要注意梅花筋、箍筋的间距和固定，确保钢筋的质量和位置符合要求。

最后，在基础施工完成后，还需要进行基础的验收和检测，确保其符合设计要求和安全标准。

总结：柱下钢筋混凝土条形基础的设计和施工是建筑工程中非常重要的一环。

合理的设计和施工能够保证基础的稳定性和安全性，确保建筑物的正常使用和寿命。

在设计过程中需要充分考虑实际情况和工程要求，进行合理的计算和配筋设计。

在施工过程中需要按照规范和工艺进行施工，严格控制质量，并进行必要的验收和检测。

通过科学合理的设计和精细规范的施工，柱下钢筋混凝土条形基础能够发挥其应有的作用，确保建筑物的安全稳定。

柱下条形基础课程设计指导书一、设计计算步骤:（一）确定柱下条形基础底面尺寸，并验算持力力层和软弱下卧层的承载力⒈ 绘出条形基础梁的计算简图，包括荷载、尺寸等，如图。

F AX CM ⒉ 求荷载合力重心位置。

设合力作用点与边柱Ａ的距离为ｘc ，据合力矩定理，以Ａ点为参考点，则有： ∑Ｆik ｘi ＋ ∑Ｍikｘc ＝ ────────── ∑Ｆik⒊ 确定基础梁的长度和外伸尺寸。

设基础梁两端外伸的长度为ａ1、ａ2，两边柱之间的轴线距离为ａ。

为使其合力作用点与基底形心相重合或接近，基础梁两端可有适当的长度伸出边柱外。

但伸出长度也不宜太大，一般宜取第一跨距的0.25倍。

当ｘc 确定后，可按合力作用点与基底形心相重合的原则，定出基础梁的长度Ｌ。

若巳选定ａ1，则有：Ｌ ＝ 2（ｘc ＋ ａ1 ）, ａ2 ＝ Ｌ－a －ａ1 ⒋ 按地基持力层的承载力确定基础梁的宽度ｂ。

初定基础的埋置深度ｄ，若ｄ＞0.5m ，应对持力层承载力进行深度修正，即： f a ＇＝ f ak ＋ηd ·γm （ｄ－ 0.5 ）。

则有：∑Ｆikｂ≥ ───────── Ｌ（f a ＇－ 20ｄ）若ｂ＞３ｍ时，还应进行地基承载力的宽度修正后，再代入上式确定基础宽度。

若ｂ≤３ｍ时，则持力层的地基承载力设计值f a =f a ＇。

⒌ 当地基有软弱下卧层时，还应进行软弱下卧层的强度验算。

作用于软弱下卧层顶部的附加应力与自重应力之和不超过软弱下卧层顶面处经深度修正后的地基承载力特征值，即：ｐcz ＋ ｐz ≤f az其中： ｐcz ＝ ∑γi ｈiｂ(ｐk -ｐc )ｐz ＝ ──────── b ＋ 2ｚtan θf az ＝f ak ＋ ηd γm （ｄ+z -0.5 ）⒍ 考虑Ｍmax 时的荷载组合，验算持力层的地基承载力（梁长方向）。

初设基础高度Ｈ0，验算：ｐkmax ＝（ ∑Ｆik ＋ Ｇk ）／ｂＬ＋ 6∑Ｍk ／ｂＬ2 ≤ 1.2f aｐkmin ＝（ ∑Ｆik ＋ Ｇk ）／ｂＬ－ 6∑Ｍk ／ｂＬ2 ＞ 0式中：∑Ｆik ─── 相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基顶的竖向力值之和（kN ）； Ｇk ─── 基础及其台阶上土的重量（kN ）；∑Ｍk ＝ ∑Ｍik ＋ ∑Ｖk ·Ｈ0 +∑F ik i x；∑Ｍik ───相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的力矩（kN ·m ）； ∑Ｖik ───相应于荷载效应标准组合时，上部结构传至基础顶面的剪力（kN ）；的1／6；f a ─── 持力层经深宽修正后的地基承载力特征值；i x─── 各柱轴力至基底形心的距离。